电磁铁-王超辉.doc

电磁铁的发展及创新设计班级：机自11-1BF 学号姓名：王超辉 序号：65摘要：电磁铁是通过电产生磁，当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被通电螺线管的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。电磁铁是可以通电流来产生磁力的器件，属非永久磁铁，可以很容易地将其磁性启动或是消除。在日常生产加工中具有广泛的应用，例如：大型起重机利用电磁铁将废弃车辆抬起。关键词：电磁铁原理；技术发展；工艺；发展史；展望；创新设计1. 电磁铁原理1.圆形线圈通往电流形成的磁场(1)线圈中心处的磁场方向可将线圈上某一小段导线视为直线，由安培右手定则判定之。(2)通有电流的圆形线圈上每一小段电流所产生的磁场，在线圈内都指向同一方向，故线圈内的磁场较直导线电流产生的磁场强度大。(3)圆形导线通入电流时，线圈外的磁场因各小段电流产生磁场的方向不一致， 因此产生的合成磁场较圈内磁场弱。(4)圆形线圈的电流愈大，半径愈小，则线圈中心处的磁场强度即愈大。(5)圆形线圈和圆盘形薄磁铁的磁力线形状相似。2.螺线形线圈电流的磁场(1)用一条长导线绕成螺线形的长线圈，相当于由很多个圆形线圈所串联而成，每一圆形导线在中心处所建立的磁场均为同向，可以增强效应，故线圈中心处的磁场较单匝圆形线圈为强。(2)线圈内部磁力线形成方向相同的直线，在线圈约两端磁力线则渐弯曲向外。(3)螺线形线圈的磁力线特性与棒形磁铁的磁力线相似，线圈内的磁力线与线圈外方向恰相反。(4)线圈内磁场的强度与线圈上的电流及单位长度内线圈的圈数成正比。3.螺线形线圈电流内磁场方向的右手螺旋定则（安培定理）：以右手掌握住线圈，四指指向电流方向，大拇指所指的方向即为线圈内磁力线方向。2. 电磁铁的应用(1)起重机：为工业用的强力电磁铁，通上大电流，可用以吊运钢板、货柜、废铁等。(2)电话(3)安培计、伏特计、检流计(4)电铃等等。(5)自动化控制设备(6)工业自动化控制、办公自动化。(7)包装机械、医疗器械、食品机械、纺织机械等。(8)电磁继电器(9)磁悬浮列车三.电磁铁的工艺（以起重电磁铁为例）工艺制定分为以下七个工序： (一)、原材料、零部件的采购和质量筛选； (二)、零部件的制造和质量检验； (三)、装配和质量检验； (四)、绝缘胶浇灌； (五)、烘干、冷却； (六)、成品处理； (七)、出厂前检验。 一、 原材料零部件的采购和质量筛选。 1、采购部门要按照产品图纸和材料清单的技术要求，本着质量第一的原则，优先选购国内外知名厂家的产品。 2、厂质检部对采购的原料、零部件进行严格的质基检验和筛选，对质量有问题和不合格的产品，坚决更换或退货，不让任何劣质产品进入车间。 二、 零部件的制造和质基检验 1、壳体(磁路)制作： (1)铸钢件：采用含碳量0.15。0.2的掸素钢制成，一般用于批量较大的产品，加工前进行清砂处理，并涂上底漆，最后按图纸加工至成品。 (2)结构件：采用含碳量0.15。0.2的碳素钢制成，结构件一般由焊接而成，焊前应对所有焊接部位进行初加工；将留有余量的钢板、坯涂上底漆，并按剧纸要求加工焊缝坡口、再按图纸和工艺要求焊接毛坯件，最后机加工按图纸加工至成品。 (3)质量检验：厂质检部对壳体各部尺寸、光沽度、焊接质量等进行全面检测，合格品打上标记转到装配车间待装配。 2、线圈制作：线圈是电磁铁的心脏部分，每个线圈的绕制要专人负责，严格按工艺操作。 (1)、准备工作： A：认真阅读图纸，掌握线幽图各部分尺寸及技术要求； B：按要求检查胎具各部尺寸是否合适，绝缘处理是否安全可靠，确认合格后安装在绕线机上； C：检查导线的截而尺寸、绝缘层是否均匀牢阎，厚度是否合适； D：做好引出线(铝导线要准备合适的铜铝接头)，准备好绝缘漆，各种工具、量具。 E：测好室内温度。 (2)绕线：线圈绕制过程中要调整好导线的松紧度，选择好合适的转数，尽量做到导线的线速度始终保持一致，要做到层问，匝问紧密，并均匀涂上绝缘漆，绕制中要随时检查层数，匝数是否附和图纸要求，直到达到图纸要求的各项参数为止。 (3)检验： A、检查各部几何尺寸和总匝数与图纸是否相附。 B、直流电阻值：用电桥直接测量线幽的阻值，并根据事温的多少，拆算出20的阻值，与标准阻值的误差不得大于5。具体可按下式拆算： R20=RK+20K+T(D) 式中：贮所测电阻值(Q) T=测量是的室温() K对于铜线幽，K=234.5； 对于铝线幽，K=245。 C、绝缘电阻：对直接绕在铁芯上的线圈，要用500V兆欧表测量导线对铁芯在冷态(20或其温度与周围空气温度基本相等)时的绝缘电阻不小于10兆欧。 D、 绝缘耐压试验：对直接绕在铁芯上的线圈在冷态(20或其温度与周围空气温度基本相等)时，空气湿度不大于90的条件下，导线对铁芯应能承受50Hz、2500V的正弦波交流介电试验电压，历时1min而无击穿或闪络现象。(耐压试验前必须先测量绝缘电阻)。 (4)烘干：采用可调温，自动控制的电炉，将线圈在冷态(20或其温度与周围空气温度基本相等)时，空气温度不大于90的条件下，导线对铁芯应能承受50H：、3000V的正弦波交流介电试验电压，历时1min而无击穿或闪络现象。(耐压试验前必须先测绝缘电阻)。 (5)绝缘处理：线圈冷却后卸掉胎具进行出线、绝缘处理，包扎工作。 (6)质量检验：按(3)各项要求复检一次，合格后做好标记待装配。 三、装配和质量检验 电磁铁的装配是产品最重要的工序，由技术过硬、责任心强的工人完成，要做到一次合格率100。 1、对外壳、线圈等所有零部件进行一次复检，确认全部合格后再开始装配。 2、用专用吊具将线圈慢慢装入清理干净的壳体内，检查各部间隙是否合适。根据绝缘等级装入相应的绝缘层或隔热层，再盖上非磁性板压牢，并用电焊点焊固定，然后按二、3、(3)BD各项检测一次，确认无误后再采用奥302不锈钢焊条将非磁性板与壳体焊牢，不得有砂眼和气孔等缺陷，冷却后再按上述各项检验一次，合格后视为半成品合格，转到下道工序。 四、浇灌绝缘胶 装配好的电磁铁要进行填料处理，用以阎定线圈、防潮，提高绝缘强度，有利线圈散热。常温电磁铁一般浇灌特制的H级绝缘胶(96#油)。高温电磁铁灌注聚酯改性有机硅漆931留有排气孔，要保证灌满不留空隙。冬季室温低，要先将电磁铁予热到100以上再浇灌。 五、 烘干、冷却 将浇满绝缘胶的电磁铁放入炉中，按工艺要求炉温从室温缓慢升至185，并按烘干时间保温14小时，烘干时间根据电磁铁的尺寸和台数一般从小到大在832小时之间，烘干过程中要由有经验的看炉工跟班监测。 六、 成品处理 烘干冷却后的电磁铁要进行最后的成品处理工作，包括清脏、打磨、出线、绝缘、密封处理、喷漆、上链条、上标牌等工作，均按有关规定完成。 七、出厂前检验 出厂前必须对每一台产品进行检验。内容如下： 1、外观检验：检查外形尺寸，坚阎件是否紧阎，是否有防松紧装置、吊链是否安装牢固，涂漆是否均匀美观，标牌内容是否齐全，位置是否合理，接线盒是否密等。 2、直流电阻：按二、2、(3)B方法检验 3、绝缘电阻：按二、2、(3)C方法检验 4、绝缘耐压：按二、2、(3)D方法检验 5、吸力试验：试验吸力平台，根据电磁铁的大小和用户的实际工作情况，确定电磁铁的试验气隙，测出电磁铁的吸力大小。 6、温升试验：用0.6级电压，电流表(最好是0.2级)，采用双臂电桥，测量电磁铁线圈的内阻，用通过电压，电流计算出前后的阻值，用温升计算公式：4. 电磁铁的历史与发展 早在1820年春天，丹麦的奥斯特在一次偶然之中就发现了这一原理。1822年，法国物理学家阿拉戈和吕萨克才发现，当电流通过其中有铁块的绕线时，它能使绕线中的铁块磁化。这实际上是电磁铁原理的最初发现。1823年，斯特金也做了一次类似的实验：他在一根并非是磁铁棒的U型铁棒上绕了18圈铜裸线，当铜线与伏打电池接通时，绕在U型铁棒上的铜线圈即产生了密集的磁场，这样就使U型铁棒变成了一块“电磁铁”。这种电磁铁上的磁能要比永磁能放大多倍，它能吸起比它重20倍的铁块，而当电源切断后，U型铁棒就什么铁块也吸不住，重新成为一根普通的铁棒。斯特金的电磁铁发明，使人们看到了把电能转化为磁能的光明前景，这一发明很快在英国、美国以及西欧一些沿海国家传播开来。1829年，美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新，用磁电绝缘导线代替裸铜导线，因此不必担心被铜导线过分靠近而短路。由于导线有了绝缘层，就可以将它们一圈圈地紧紧地绕在一起，由于线圈越密集，产生的磁场就越强，这样就大大提高了把电能转化为磁能的能力。到了1831年，亨利试制出了一块更新的电磁铁，虽然它的体积并不大，但它能吸起1吨重的铁块。5. 电磁铁的展望电磁铁的磁性有无可以用通、断电流控制；磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数多少来控制；也可通过改变电阻控制电流大小来控制磁性大小；它的磁极可以由改变电流的方向来控制。在随着世界工业的日益发展电磁铁在工业中的应用也将越来越广泛，也将在交通方面的到广泛的应用，在全球共同趋向的自动化工业中电磁铁也将起到不可缺失的重要作用。 6 电磁铁的创新设计l 利用电磁铁提供一个无极变化的的力根据电磁铁的原理，电磁铁的吸附力只与电流的大小、线圈的匝数和导磁铁芯有关。当线圈和导磁铁芯不变时电磁铁的吸附力只与电流的大小相关，根据电流的无极变化从而得到一个无极变化的力。七参考文献1.秦曾煌.电工学